JPH0415305A - ピストンシリンダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は空気圧あるいは油圧等の流体圧により駆動され
るシリンダ装置において、ピストンの動きによって自動
的に流体の制御経路が切り換わり往復運動するピストン
シリンダ装置に関する。

〔従来技術〕

従来の空気圧を用いるピストンシリンダ装置において、
ピストンに往復運動をさせようとすると、簡単には単動
シリンダでは３方弁により、複動シリンダでは４方弁あ
るいは５方弁により供給空気圧を切り換える必要があっ
た。いずれもメインの供給空気圧とは別に弁の制御信号
が必要で、更に自動往復運動をさせるためにはピストン
の動作確認回路を付加し、この信号により制御弁を働か
せることが必要であった。従来より空気圧のみ供給しピ
ストンシリンダ装置単体でピストンの往復運動をさせる
技術は無かった。尚、ここで言う往復運動は単なる振動
は含まない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記するように従来のピストンシリンダ装置においては
自動的に往復運動をさせる場合、複雑な制御機構が必要
であった。本発明は、例えば空気圧の場合メインとなる
空気圧のみ供給すれば押し出し力あるいは引っ込み力は
一定で、しかも空気圧の供給速度を変えることにより往
復の時間間隔が任意に変更でき、更に従来に比して低圧
力で駆動できるような自動的に往復運動するピストンシ
リンダ装置を提供することを目的としている。

〔問題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明のピストンシリンダ装
置において主要部は、シリンダ容器と、該シリンダ容器
の軸上にあってシリンダ容器をシリンダヘッド室とシリ
ンダキャップ室に二分しながら移動可能なように内装さ
れるピストンと、該シリンダキャップ室に設けられるベ
ースと、前記ピストンが該ベースに密着することにより
圧力流体の経路を切り換える切換部材と、前記ピストン
と該ベースの間にあって反発するように該シリンダキャ
ップ室に内装されるスプリングと、前記シリンダヘッド
室側に設けられる急速排気弁とよりなる。又、前記切換
部材は給気弁および排気弁ならびにシリンダ弁からなり
、それぞれの機能は該ピストンと該ベースが密着するこ
とによって、該給気弁は供給圧力流体を導入する経路に
関し入力ボートから中間室への経路を入力ボートから該
シリンダキャップ室への経路に切り換え、該排気弁は該
中間室を閉から大気側に開放し、該シリンダ弁は該シリ
ンダキャップ室を開から大気側に閉とする。

又、前記ピストン又は該ベースについてはいずれか一方
を磁石で他方を誘磁性体でもしくは前記両者をいずれも
磁石で構成して両者の間に吸引力を作用させるようにし
ている。該ベースと該切換部材を取り付ける位置はシリ
ンダキャップ室の適当な位置にすることが可能であるが
、後記するような利点もあり特にシリンダ軸上にするこ
とが効果的である。

また、前記切換部材から該急速排気弁に接続する中間経
路と各部から消音器までの経路が装着されるが一体構造
とすることもできる。

又、該ベースと該切換部材の相対位置は同芯状の形式で
はいずれが中央側でも良いし、同芯状でなくてもよい。

又、該ベースと該切換部材の位置はかなり微妙であり、
主に磁力による吸引力とスプリングの復元力、更にピス
トンが受ける圧力の関係から決められるので相対位置が
任意に調節できるようにしておくことが望ましい。なお
、上記に拘らず該給気弁、排気弁そしてシリンダ弁の切
換えがほぼ同時であってもよいし、これらのいずれかが
幾分前であってもよい。又、これら３種の弁が一体型の
切換部材でも良いし、一連の動作をする分離型であって
も良い。

又、前記スプリングは該ピストンとベースに反発する作
用を付加する目的なので、反対側シリンダヘッド室の引
張りスプリングによることもできる。

又、前記急速排気弁において入口側、排出側それぞれに
速度調節用の弁を付けることもできる。

又、前記急速排気弁については後記する実施例の形式で
もよいし、−船釣に市場にある形式であってもよい。

又、前記中間室からの排気と前記急速排気弁からの排気
を一ケ所にまとめてもよいし別々でもよいが、大気へは
消音器を介して排出することが好ましい。

又、ピストンロッドはシリンダキャップ側のシリンダ軸
上で切換部材の中心部を通すこともできるし、両側にあ
ってもよい。

又、前記ベースを電磁石とし該ピストンを誘磁性体とし
て、該切換部材の動作により付勢され、該切換部材の復
帰によりもしくは任意に外部より消勢される電磁石とす
ることもできる。

更に、前記ピストンはフリーピストンとし、該シリンダ
容器のシリンダヘッド室側にハンマー部材を密閉しなが
らシリンダ軸線方向に往復運動可能なように配し、該ピ
ストンが前記ベースから離れスプリングの復元力により
該ハンマー部材に衝突して衝撃力を外部に伝えるように
することもできる。

そして更に、該ピストンは該シリンダ容器をシリンダヘ
ッド室とシリンダキャップ室とに二分し密閉しながらシ
リンダ軸線上を移動可能なように装置するため、各種シ
ール手段の他、ベローズやダイヤフラムによることもで
きる。この時、ベローズやダイヤフラムがスプリングの
作用を代用することもできるし、ベローズがシリンダヘ
ッド室シリンダキャップ室のいずれにあっても良い。

更に、圧力流体としては、空気、油の他、圧力を伝達す
ることができるものならいずれも使用可能である。

〔作　用〕

上記のように構成されたビス［・ンシリンダ装置におい
て、通常の始動時にはスプリングによって前記ピストン
はシリンダヘッド側にあり前記切換部材は排気弁が閉で
給気弁が中間室に接続しシリンダ弁は開の状態にある。

例えば空気圧の場合については、供給空気は該中間室を
通り急速排気弁を経てシリンダヘッド室に入り該スプリ
ングに抗して該ピストンを押し上げる。この時、該ピス
トンと前記ベース間には磁力が働いて吸引するに十分な
距離までくると該スプリングの復元力に抗して両者は吸
引する。この時、該切換部材が作動し、先ず排気弁の大
気間によって中間室の大気開放が起こり該急速排気弁の
弁が作動して該シリンダヘッド室の空気が該急速排気弁
を通って排気される。一方、はぼ同時に該給気弁が作動
することにより供給空気は該給気弁を通りシリンダキャ
ップ室に入るが、この時までに該シリンダ弁は大気間と
なってシリンダキャップ室は密閉となっているので、こ
の圧力と該スプリングの復元力によりピストンを押し下
げようとする。これにより該ピストンにかかる力のバラ
ンスが崩れピストンはベースから離される。該ピストン
がベースから離れても磁力によって元に戻ることがなく
なるまで該シリンダ弁は閉じた状態を保っている。該ピ
ストンがスプリングの復元力によって勢いを付けて十分
該ベースから離れると該切換部材が復帰しシリンダ弁は
開き該シリンダキャップ室の不足空気を排気室より補充
する。そして、給気弁、排気弁とも復帰する。尚、シリ
ンダヘッド室では前記急速排気弁が復帰するまでの間、
該ピストンは排気系の抵抗に応じてシリンダヘッド側に
向けて進み始動時の状態に戻る。以上のサイクルが供給
空気の供給速度と各部の排気速度に応じて繰り返される
。

〔発明の効果〕

以上のように構成し作用するので、本発明の効果として
以下に記載されるような効果を奏する。

切換部材が一次圧力流体と排気を自動的に切換えるため
、圧力流体のみ供給すれば自動的に往復運動するピスト
ンシリンダ装置を提供する。そしてピストンの作動は主
としてスプリングの復元力によっているので、その速度
、力は常に安定しており、更に排気抵抗を変えることに
より速度調節ができる。又、切換部材の動作信号から一
次圧力の供給を閉とし別の信号により開とすることによ
り、ピストンの運動をコントロールすることができる。

　又、従来の単動シリンダでは圧力流体を供給してピス
トンを作動させる時、作動に必要とする圧力の他スプリ
ングの圧縮に要する分を余計に加える必要があったが、
本発明によるものは作動に必要とする力を主としてスプ
リングの復元力により、復帰に必要とする力を供給する
空気の圧力によっているので作動時の圧力流体の供給圧
を従来型のものより低くできるため、その分は省工ネル
ギーとなる。

又、ピストンロッドの無いフリーピストンの形式では、
ピストンが押し下げられハンマ部材に衝突する際の衝撃
を利用して間欠振動機としても使用できる。

また、急速排気弁が本体に組み込まれ排気抵抗を小さく
できるので、急激な移動が可能となり簡便な早戻り機構
が可能となる。

〔実施例〕

実施例について、第１図を参照して説明すると第１図（
Ａ）は始動時からピストン２が押し上げられた途中の一
状態を、第１図（Ｂ）はピストン２がベース３に吸引し
これから分離しようとする状態を代表して示している。

すなわち、第１図（Ａ）に示すようにシリンダ容器１と
、該シリンダ容器１をシリンダヘッド室４９とシリンダ
キャップ室８とに部分し密閉しながらシリンダ軸線上を
移動可能なように内装されるピストン２と、該シリンダ
キャップ室８に設けられるベース３と、前記ピストン２
が該ベース３に密着することにより圧力流体の経路を切
り換える切換部材４と、前記ピストン２と該ベース３の
間にあって反発するように該シリンダキャップ室８に内
装されるスプリング５と、前記シリンダヘッド室４９側
に設けられる急速排気弁６とよりなるピストンシリンダ
装置において、切換部材４はベース３の中央付近でシリ
ンダ軸方向に移動可能なように支持され、その構成は給
気弁４ａ、排気弁４ｂ１そして貫通穴によるシリンダ弁
４Ｃから成り、補助スプリング１０によりシリンダヘッ
ド方向に押されている。又、ピストン２またはベース３
のいずれか一方を磁石で他方を誘磁性体でもしくは前記
両者をいずれも磁石で構成して両者の間に吸引力を作用
するようにしている一方、ピストンロッド７はエンドカ
バー１３との間に密閉を保ちなから摺動できるように装
置されておりシリンダヘッド室４９は急速排気弁６に接
続され前記切換部材４とは中間経路１６を介してつなが
っている。緩衝スプリング１４はピストン２の緩衝用で
あり、その他種々の方法がとり得る。固定ボルト１５は
一部を略しており、説明しない部分なども番号付けを省
いている。ピストン２には各種シール手段が取られる。

たとえば、Ｏリング１９やピストンリング２０の他、ピ
ストン２の一部を例示していないが永久磁石としてラビ
リンス２１に磁性流体を付着させシリンダ容器１を誘磁
性体で作り両者の間に磁界による磁性流体の膜を形成し
てシールすることもできる。ピストンロッド７とエンド
カバー１３の間も同様にシールされる。

以上のように構成しているので、第１図（Ａ）において
絞り弁１８にて調整された供給エアーは入力ボート４１
から矢印５１ａ、　５１ｂ、　５１ｃ、５１ｄ１そして
５１ｅと進みシリンダヘッド室４９でピストン２を押し
上げる。一方、シリンダキャップ室８のエアーは矢印５
２ａ、　５２ｂを経て消音器１２より排気される。

次に第１図（Ｂ）に移り、ピストン２がベース３付近に
くると両者は磁力により吸引する。この時切換部材４が
作動し先ずシリンダ弁４Ｃが閉じ、次いで排気弁４ｂよ
り矢印５３ａ、　５３ｂのように中間経路１６のエアー
が排気され、この圧力変化により急速排気弁６の弁６ａ
が作動してシリンダヘッド室４９のエアーが矢印５４ａ
、５４ｂのように消音器１２を経て排気される。はぼ、
同時に給気弁４ａにより供給エアーは矢印５１ａ、５５
ａを経てシリンダキャップ室８に入りピストン２を押し
下げようとする。ピストン２とベース３間に働く磁力に
よる吸引力を超えたとき、両者は離れピストン２はスプ
リング５の復元力によりシリンダヘッド側に向けて一気
に移動する。ピストン２がベース３から離れると切換部
材４が初期状態に復帰し、シリンダキャップ室に排気室
１１からシリンダ弁４ｃを通ってエアーが補給される。

供給エアーが続くかぎり、以上のサイクルを繰り返す 〔別実施例〕 第２図は本発明の別の実施例を示し、特に切換部材を含
むシリンダキャップ部のみを示しているが、切換部材４
において排気室１１側にシリンダ弁当て座２２が固定具
２３により調節可能なように装着され、バネ３０により
位置付けられる。これにより微妙な切換部材４の調節が
外部から可能となる。

更に、制御の考え方のみ示し詳細の説明は省略するが、
リミットスイッチ４６等により切換部材４の動作信号４
７を電磁弁４８に伝え供給エアーを入り切りすることに
より、任意にシリンダ装置の動作をコントロールするこ
とが可能となる。

第３図は本発明に用いられる急速排気弁の変形例の一実
施例を示し、特に急速排気弁を一体化させた構造でシリ
ンダヘッド側のみ示している。シリンダ容器１とエンド
カバー１３の間に排気部材２３を挟み、リング状弁２４
が該排気部材２３に密着もしくは開放自在なように装置
されている。又、リング状弁２４の中央側は可撓性の材
質でリップ状に形成される。尚、各部の固定具は省略し
ている。第３図（Ａ）は始動時の状態を示しており、ピ
ストンロッド７と該リング状弁２４のリップ部６１の間
が狭くなっているため中間経路１６からのエアーは該リ
ング状弁２４を密閉するように矢印５６ａ１５６ｂと流
れシリンダヘッド室４９へ入りピストン２を押し上げる
。そのためピストンロッド７は矢印３１の方向に移動し
該リング状弁２４の動きを促進させる。細孔２５、調節
ネジ２６はピストン２が戻る際の緩衝防止対策の一例を
示したものである。

又、第３図（Ｂ）は第３図（Ａ）の急速排気弁のピスト
ン２復帰時の状態を示している。即ち、中間経路１６の
エアーが図示していない排気弁により矢印５７ａの方向
に排気されるためリング状弁２４が作動しシリンダヘッ
ド室４９のエアーが矢印５７ｂのように排気され消音器
１２かも一斉に放出される。その間、該リング状弁２４
は外周部を支点にして図のように変形し、ピストンロッ
ド７も矢印３２の方向に移動する。

第４図は本発明に用いられる急速排気弁の他の実施例を
部分的に示している。リング状弁２７には弁孔２８があ
り、ピストンロッド７とは僅かな隙間６２にかすかな接
触もしくは潤滑油などの摩擦抵抗が働くように形成され
ている。動作については第３図（Ａ）と同様なので省略
する。

次に第５図は本発明の他の実施例であり、ピストン２に
はピストンロッドがなく、シリンダヘッド側にハンマ部
材２９を密閉しながら摺動自在になるように配した例を
部分的に示している。二点鎖線部のブラケット６３は相
手側の振動伝達部材の例であり、固定方法は省略してい
る。

更に第６図は本発明の他の実施例であり、シリンダ容器
１をシリンダヘッド室４９とシリンダキャップ室８とに
部分するピストン２とベローズ３４を一体に形成した例
のうち、ベローズ３４をシリンダキャップ室８側に装置
した例を示している。動作については第１図（Ａ）と同
様なので省略する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による実施例のピストンシリンダ装置の
断面図、第２図は他の実施例による切換部材を含んだ部
分断面図、第３図ないし第４図は他の実施例による急速
排気弁を含んだ部分断面図、第５図は他の実施例による
ピストンシリンダ装置の部分断面図、第６図は他の実施
例によるピストンシリンダ装置の部分断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、シリンダ容器（１）と、該シリンダ容器（１）にあ
   ってシリンダヘッド室（４９）とシリンダキャップ室（
   ８）とに二分し密閉しながらシリンダ軸線上を移動可能
   なように内装されるピストン（２）と、該シリンダキャ
   ップ室（８）に設けられるベース（３）と、前記ピスト
   ン（２）が該ベース（３）に密着することにより圧力流
   体の経路を切り換える切換部材（４）と、前記ピストン
   （２）と該ベース（３）の間にあって反発するように該
   シリンダキャップ室（８）に内装されるスプリング（５
   ）と、該シリンダヘッド室（４９）側に設けられる急速
   排気弁（６）とよりなり、前記ピストン（２）又はベー
   ス（３）のいずれか一方を磁石で他方を誘磁性体でもし
   くは前記両者をいずれも磁石で構成して両者の間に吸引
   力を作用させるようにしたことを特長とするピストンシ
   リンダ装置。 ２、磁石を電磁石とし、切換部材（４）の動作により付
   勢され、該切換部材（４）の復帰によりもしくは任意に
   外部より消勢される電磁石とすることを特長とする請求
   項１記載のピストンシリンダ装置。 ３、ピストン（２）はフリーピストンとし、該シリンダ
   容器（１）のシリンダヘッド室（４９）側にハンマー部
   材（２９）を密閉しながらシリンダ軸線方向に往復運動
   可能なように配し、該ピストン（２）が前記ベース（３
   ）から離れスプリング（５）の復元力により該ハンマー
   部材（２９）に衝突して衝撃力を外部に伝えることを特
   長とする請求項１又は２記載のピストンシリンダ装置。